聚氨酯常用助劑對體系氣泡控制和表面缺陷的改善作用
聚氨酯常用助劑對體系氣泡控制和表面缺陷的改善作用
在我們?nèi)粘Ｉ钪校郯滨缀鯚o處不在。從家里的沙發(fā)墊、床墊，到汽車座椅、冰箱保溫層，再到建筑外墻保溫材料、運動鞋底……可以說，聚氨酯是現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的一部分。但你知道嗎？這個看似“萬能”的材料，在生產(chǎn)過程中也常常會遇到一些“小脾氣”，比如：氣泡多、表面不光滑、流平性差等問題。
這些問題不僅影響產(chǎn)品的外觀，還可能直接影響其性能。那么，有沒有什么辦法能讓聚氨酯“聽話”一點呢？答案是肯定的——這就是我們要講的“助劑”的作用。
一、助劑是什么？它們是聚氨酯的“情緒調(diào)節(jié)師”
在聚氨酯配方中，除了多元醇和異氰酸酯這兩大主角之外，還有一群默默奉獻(xiàn)的“配角”——助劑。它們雖然用量不大，但卻起著至關(guān)重要的作用，尤其是在控制氣泡、改善表面質(zhì)量方面。
常見的助劑包括：
- 催化劑
- 泡沫穩(wěn)定劑（硅油）
- 消泡劑
- 流平劑
- 潤濕分散劑
- 阻燃劑
- 抗氧劑
- 填料
這些助劑各司其職，協(xié)同工作，幫助聚氨酯系統(tǒng)達(dá)到佳狀態(tài)。
二、氣泡問題的成因與解決之道
在聚氨酯發(fā)泡或澆注成型過程中，氣泡幾乎是不可避免的“副產(chǎn)品”。它可能來源于原料中的水分、攪拌帶入空氣、反應(yīng)釋放氣體，或者模具排氣不良等。
氣泡的存在可能導(dǎo)致以下后果：
- 材料密度不均
- 力學(xué)性能下降
- 表面出現(xiàn)縮孔、橘皮、針眼等缺陷
- 影響尺寸穩(wěn)定性
這時候，就需要各種助劑來幫忙了。
1. 泡沫穩(wěn)定劑（硅油類）
硅油類助劑是常見的泡沫穩(wěn)定劑，主要功能是降低表面張力，使氣泡更均勻、更細(xì)小，并延緩破裂時間，從而獲得結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的泡沫體。
| 助劑類型 | 型號舉例 | 主要功能 | 推薦用量范圍 |
|---|---|---|---|
| 硅酮類泡沫穩(wěn)定劑 | TEGOSTAB B8462、L-580 | 穩(wěn)定泡孔結(jié)構(gòu)，防止塌泡 | 0.5%~3% |
| 非硅類泡沫穩(wěn)定劑 | Surfynol系列 | 改善流平性和潤濕性 | 0.1%~1% |
2. 消泡劑
消泡劑的作用是打破已經(jīng)形成的氣泡膜，促使氣泡破裂并逸出。適用于非發(fā)泡型聚氨酯體系，如膠黏劑、涂料、密封膠等。
| 消泡劑類型 | 型號舉例 | 特點 | 應(yīng)用場景 |
|---|---|---|---|
| 礦物油類 | BYK-066N | 成本低，適用廣 | 膠黏劑、密封膠 |
| 有機硅類 | TEGO Airex 920 | 效果好，不影響透明度 | 涂料、清漆 |
| 聚醚改性硅氧烷 | Foamstar ST-2410 | 高效消泡，適應(yīng)性強 | 多用途 |
3. 催化劑
催化劑控制反應(yīng)速率，進(jìn)而影響氣泡生成的速度和大小。若反應(yīng)過快，氣泡來不及排出；反應(yīng)太慢，則泡孔容易坍塌。
| 催化劑類型 | 型號舉例 | 功能 | 適用體系 |
|---|---|---|---|
| 胺類催化劑 | Dabco TMR-2 | 加速發(fā)泡反應(yīng) | 軟質(zhì)泡沫 |
| 錫類催化劑 | Fomrez UL-28 | 促進(jìn)凝膠反應(yīng) | 硬質(zhì)泡沫 |
| 延遲型催化劑 | Polycat 46 | 控制反應(yīng)平衡 | 自結(jié)皮泡沫 |
三、表面缺陷的“克星”們
除了氣泡問題，聚氨酯制品還經(jīng)常出現(xiàn)一些表面缺陷，比如：
- 縮孔（cratering）
- 橘皮（orange peel）
- 針孔（pinhole）
- 流掛（sagging）
這些缺陷不僅影響美觀，還可能影響功能性。而這些，往往可以通過添加適當(dāng)?shù)闹鷦﹣砀纳啤?/p>
1. 流平劑
流平劑的作用是在涂層干燥前讓表面保持流動性，使其自動平整。常見種類包括有機硅類、丙烯酸酯類等。
| 類型 | 型號舉例 | 特點 | 推薦用量 |
|---|---|---|---|
| 有機硅流平劑 | TEGO Wet系列 | 提高潤濕性，減少橘皮 | 0.1%~0.5% |
| 丙烯酸流平劑 | Modaflow | 適用于溶劑型體系 | 0.3%~1.0% |
2. 潤濕分散劑
這類助劑可以提高樹脂對基材或顏填料的潤濕能力，避免縮孔、魚眼等缺陷。
| 類型 | 型號舉例 | 功能 | 適用領(lǐng)域 |
|---|---|---|---|
| 有機硅潤濕劑 | Dynol系列 | 提高基材潤濕性 | 涂料、膠黏劑 |
| 聚醚胺類 | Disperbyk-161 | 分散效果佳 | 色漿體系 |
3. 抗縮孔劑
專門用于防止縮孔形成，常用于高光澤涂裝體系。
| 類型 | 型號舉例 | 功能 | 適用領(lǐng)域 |
|---|---|---|---|
| 有機硅潤濕劑 | Dynol系列 | 提高基材潤濕性 | 涂料、膠黏劑 |
| 聚醚胺類 | Disperbyk-161 | 分散效果佳 | 色漿體系 |
3. 抗縮孔劑
專門用于防止縮孔形成，常用于高光澤涂裝體系。
| 助劑名稱 | 生產(chǎn)商 | 推薦用量 | 特點 |
|---|---|---|---|
| Additol VXW 6210 | BASF | 0.2%~0.5% | 快速消除縮孔 |
| EFKA PL-2000 | Evonik | 0.1%~0.3% | 兼具流平與潤濕功能 |
四、如何搭配使用？一個字：巧！
在實際應(yīng)用中，助劑不是越多越好，也不是隨便加幾種就能解決問題。關(guān)鍵在于“精準(zhǔn)搭配”和“合理用量”。
舉個例子：如果你做的是軟質(zhì)泡沫海綿，那你可以考慮用TEGOSTAB B8462作為泡沫穩(wěn)定劑，配合Dabco TMR-2作為催化劑，再適當(dāng)加入BYK-066N消泡劑，這樣就能有效控制泡孔結(jié)構(gòu)，同時減少表面氣泡殘留。
又比如，你在做聚氨酯涂料時，可能會選擇Dynol潤濕劑+TEGO Wet流平劑組合，再加上適量的Foamstar ST-2410消泡劑，這樣可以在保證流平的同時，避免縮孔和針眼。
當(dāng)然，這一切的前提是你得了解你的原材料特性、工藝條件以及終性能需求。
五、國內(nèi)與國外的研究現(xiàn)狀對比
在聚氨酯助劑的應(yīng)用研究方面，國內(nèi)外都積累了豐富的經(jīng)驗。不過由于市場定位和技術(shù)路線不同，側(cè)重點也略有差異。
國外研究特點：
- 更注重環(huán)保和高效性
- 助劑種類豐富，功能細(xì)分明確
- 強調(diào)復(fù)配技術(shù)和智能化配方設(shè)計
例如，德國Evonik、美國Air Products、日本信越化學(xué)等公司推出的高性能硅油和流平劑，在高端聚氨酯體系中廣泛應(yīng)用。
國內(nèi)研究進(jìn)展：
- 近年來發(fā)展迅速，國產(chǎn)替代趨勢明顯
- 在性價比方面具有優(yōu)勢
- 正逐步向高端市場邁進(jìn)
比如，廣州擎天化工、江蘇美思邦、浙江皇馬科技等企業(yè)已能提供多種類型的助劑產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于泡沫、膠黏劑、涂料等領(lǐng)域。
六、總結(jié)：助劑雖小，作用不小
總的來說，聚氨酯助劑就像是廚房里的調(diào)味料——鹽放多了咸，糖放少了淡。只有恰到好處地調(diào)配，才能做出一道色香味俱全的好菜。
對于氣泡控制和表面缺陷的改善，助劑扮演著不可替代的角色。它們不僅能提升產(chǎn)品質(zhì)量，還能優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低能耗，延長產(chǎn)品壽命。
在未來的聚氨酯行業(yè)中，隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)格、客戶對品質(zhì)追求不斷提升，助劑的研發(fā)與應(yīng)用將越來越受到重視。誰能掌握“助劑密碼”，誰就能在激烈的市場競爭中脫穎而出。
參考文獻(xiàn)：
國外著名文獻(xiàn)：
- Frisch, K. C., & Reegen, P. G. (1974). Polyurethanes: Chemistry and Technology. Wiley Interscience.
- Saunders, J. H., & Frisch, K. C. (1962). Polyurethanes: Chemistry and Technology Part I – Chemistry. Interscience Publishers.
- Gooch, J. W. (2011). Encyclopedia of Materials: Plastics and Composites. Springer.
- Oertel, G. (Ed.). (1994). Polyurethane Handbook (2nd ed.). Hanser Publishers.
- Scrivens, G. A., et al. (2003). "Surface Defect Control in Polyurethane Coatings." Progress in Organic Coatings, 47(3-4), 389–396.
國內(nèi)權(quán)威期刊與論文：
- 李建軍, 張曉東. (2018). “聚氨酯泡沫穩(wěn)定劑的研究進(jìn)展.”《塑料工業(yè)》, 46(6), 12-16.
- 王志剛, 劉紅梅. (2020). “聚氨酯涂料表面缺陷成因及解決方案.”《中國涂料》, 35(11), 23-27.
- 趙志強, 陳曉明. (2019). “聚氨酯助劑在膠黏劑中的應(yīng)用.”《粘接》, 40(8), 45-49.
- 黃俊, 林偉. (2021). “聚氨酯發(fā)泡工藝中氣泡控制技術(shù)探討.”《化工新型材料》, 49(2), 67-71.
- 吳志勇, 鄭立軍. (2017). “聚氨酯表面流平與潤濕技術(shù)綜述.”《涂料工業(yè)》, 47(4), 56-60.
這篇文章寫到這里就告一段落了。希望你讀完之后，對聚氨酯助劑有了更深的理解，也明白了一個道理：有時候，決定成敗的，不是主料，而是那些不起眼的小角色。
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公司其它產(chǎn)品展示:
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NT CAT T-12 適用于室溫固化有機硅體系，快速固化。
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NT CAT UL1 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于T-12。
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NT CAT UL22 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優(yōu)異的耐水解性能。
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NT CAT UL28 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代T-12。
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NT CAT UL30 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。
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NT CAT UL50 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。
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NT CAT UL54 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性良好。
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NT CAT SI220 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠，活性比T-12高。
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NT CAT MB20 適用有機鉍類催化劑，可用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。
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NT CAT DBU 適用有機胺類催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。